JP2009282294A - Cleaning blade for electrophotographic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真複写機、レーザービームプリンター、ファクシミリ等の静電転写プロセスを利用した電子写真装置に用いられるクリーニングブレードに関する。 The present invention relates to a cleaning blade used in an electrophotographic apparatus using an electrostatic transfer process such as an electrophotographic copying machine, a laser beam printer, and a facsimile machine.
複写機、プリンター、ファクシミリ等に代表される電子写真装置では、感光体等の像担持体の外周面を一様に帯電し、被複写画像を介して露光して形成した静電潜像に、トナーを付着してトナー像とし、それを紙等の転写材に転写して画像を形成している。トナー像の転写後の感光体の外周面上には、トナーが残留するため、クリーニングブレードを感光体の外周面に当接、摺擦して残留トナーの除去を行い、次の画像形成に備えている。 In an electrophotographic apparatus typified by a copying machine, a printer, a facsimile, etc., an electrostatic latent image formed by uniformly charging the outer peripheral surface of an image carrier such as a photoconductor and exposing through a copy image, Toner is attached to form a toner image, which is transferred to a transfer material such as paper to form an image. Since toner remains on the outer peripheral surface of the photoconductor after the toner image is transferred, the residual toner is removed by contacting and rubbing the cleaning blade against the outer peripheral surface of the photoconductor to prepare for the next image formation. ing.
クリーニングブレードは金属製等の板状の支持金具(ホルダー)の片端にゴム製のブレード部材を一体化し、ホルダーを装置に固定して設けられる。ブレード部材は、耐摩耗性等の機械的強度に優れ、且つ当接応力による永久変形等のクリ−プ性が低いことから、ポリエステル系ウレタンエラストマー、中でも熱硬化性ポリエステル系ウレタンエラストマーが使用されている。 The cleaning blade is provided by integrating a rubber blade member at one end of a plate-like support fitting (holder) made of metal or the like, and fixing the holder to the apparatus. Since the blade member is excellent in mechanical strength such as wear resistance and has low creep properties such as permanent deformation due to contact stress, a polyester-based urethane elastomer, especially a thermosetting polyester-based urethane elastomer is used. Yes.
ウレタンエラスマーは、ポリイソシアネート、ポリオール、鎖延長剤及び触媒を用い、プレポリマー法、セミワンショット法、ワンショット法等により製造される。例えば、プレポリマー法によりクリーニングブレードを製造する場合は、ポリイソシアネートとポリオールを用いてプレポリマーを調製し、このプレポリマーに鎖延長剤及び触媒を添加した後、これを成形用の金型に注入して硬化させて製造される。 The urethane elastomer is produced by a prepolymer method, a semi one-shot method, a one-shot method, or the like using a polyisocyanate, a polyol, a chain extender and a catalyst. For example, when manufacturing a cleaning blade by the prepolymer method, a prepolymer is prepared using a polyisocyanate and a polyol, a chain extender and a catalyst are added to the prepolymer, and this is then injected into a molding die. And cured.
クリーニングブレードにより感光体上の残留トナーを完全に除去するためには、感光体外周面上へのブレード部材の接触が、常に一定の状態に保たれている必要がある。そのため、クリーニングブレードと感光体の位置関係を規制したり、支持金具をバネで加圧したりする方法が一般的に行われている。 In order to completely remove the residual toner on the photoconductor with the cleaning blade, it is necessary that the contact of the blade member on the outer peripheral surface of the photoconductor is always kept constant. For this reason, methods are generally used in which the positional relationship between the cleaning blade and the photosensitive member is regulated, or the support fitting is pressed with a spring.
しかし、ウレタンエラストマー製のブレードは、硬度が高すぎると、当接する感光体を傷つけるおそれがあり、低すぎると、耐磨耗性が不充分となりエッジ部分に欠けが生じ、欠損部分からトナーがすり抜けてクリーニング不良が発生することがある。 However, if the hardness of the urethane elastomer blade is too high, there is a risk of damaging the abutting photoconductor, and if it is too low, the wear resistance will be insufficient and chipping will occur at the edge part, and the toner will slip through the defective part. Cleaning failure may occur.
近年、電子写真装置は高解像度化のために、使用するトナーが小径化され、その形状が球形化されており、従来と比べ感光体とクリーニングブレード間のトナーのすり抜けが生じやすく、クリーニング不良が発生しやすくなっている。また、電子写真複写機、レーザービームプリンターの普及に伴い、従来よりも幅広い環境で使用されるようになり、特に低温環境下(10 ℃以下)では、ブレード部材に用いられるウレタンエラストマーのゴム性の低下により、クリーニング不良が発生しやすい。その中でも、低温環境下で一晩放置後、朝一番で使用する際、特にクリーニング不良が発生しやすい。低温におけるクリーニング性能は、tanδのピーク温度と相関があり、tanδのピーク温度を電子写真装置の使用温度に想定されている温度以下に設定することで、低温でのクリーニング性能を向上させ得ることが報告されている(特許文献1)。また、球形トナーに対するクリーニング性能は、300%モジュラスと引裂き強度を規定することで、クリーニング性が向上することが報告されている(特許文献2)。しかしながら、特許文献1のクリーニングブレードは、電子写真装置の高画質化に伴う小径且つ、球形トナーに対してクリーニング性能は充分とはいえず、特許文献2のクリーニングブレードは、低温環境下におけるクリーニング性能は充分とはいえない。
本発明の課題は、小径、球形トナーを用いた場合であっても、低温環境下で長時間停止直後及び低温環境下での連続使用中においても良好なクリーニング性能を有する電子写真装置用クリーニングブレードを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a cleaning blade for an electrophotographic apparatus having a good cleaning performance even when a small-diameter, spherical toner is used, immediately after being stopped for a long time in a low-temperature environment and during continuous use in a low-temperature environment. Is to provide.
本発明は、像担持体に当接、摺擦して残留トナーを除去する弾性ブレード部材を有する電子写真装置用クリーニングブレードであって、該弾性ブレード部材が(1)から(4)を満たすことを特徴とする電子写真装置用クリーニングブレードに関する。
(1) 式(a)で表される10 ℃での応力緩和率が25 %以下
The present invention is a cleaning blade for an electrophotographic apparatus having an elastic blade member that contacts and rubs against an image carrier to remove residual toner, and the elastic blade member satisfies (1) to (4). The present invention relates to a cleaning blade for an electrophotographic apparatus.
(1) The stress relaxation rate at 10 ° C. represented by the formula (a) is 25% or less.
(2)国際ゴム硬さ(IRHD)が65以上、80以下
(3) 引張り試験における100%引張り時の応力が3.0 MPa以上、5.0MPa以下
(4) 動的粘弾性試験におけるtanδのピーク温度が−20℃以上、0 ℃以下。
(2) International rubber hardness (IRHD) is 65 or more and 80 or less (3) Stress at 100% tension in tensile test is 3.0 MPa or more and 5.0 MPa or less (4) tan δ in dynamic viscoelasticity test Peak temperature is -20 ° C or higher and 0 ° C or lower.
本発明の電子写真装置用クリーニングブレードは、小径、球形トナーを用いた場合であっても、低温環境下で長時間停止直後及び低温環境下での連続使用中においても良好なクリーニング性能を有する。 The cleaning blade for an electrophotographic apparatus of the present invention has a good cleaning performance even when a small diameter, spherical toner is used, immediately after stopping for a long time in a low temperature environment and during continuous use in a low temperature environment.
本発明の電子写真装置用クリーニングブレードは、像担持体に当接、摺擦して残留トナーを除去する弾性ブレード部材を有する電子写真装置用クリーニングブレードであって、該弾性ブレード部材が(1)から(4)を満たすことを特徴とする。
(1) 式(a)で表される10 ℃での応力緩和率が25 %以下
The cleaning blade for an electrophotographic apparatus of the present invention is an electrophotographic apparatus cleaning blade having an elastic blade member for removing residual toner by abutting and rubbing against an image carrier, wherein the elastic blade member is (1) To (4).
(1) The stress relaxation rate at 10 ° C. represented by the formula (a) is 25% or less.
(2)国際ゴム硬さ(IRHD)が65以上、80以下
(3) 引張り試験における100%引張り時の応力が3.0 MPa以上、5.0MPa以下
(4) 動的粘弾性試験におけるtanδのピーク温度が−20℃以上、0 ℃以下。
(2) International rubber hardness (IRHD) is 65 or more and 80 or less (3) Stress at 100% tension in tensile test is 3.0 MPa or more and 5.0 MPa or less (4) tan δ in dynamic viscoelasticity test Peak temperature is -20 ° C or higher and 0 ° C or lower.
上記弾性ブレード部材は、(1)10℃における式(a)から求められる応力緩和率が25%以下である。弾性ブレード部材において、10℃における式(a)で表される応力緩和率が25%以下であると、低温環境下で長時間放置したとき、感光体表面にかかる弾性ブレードのエッジ部の線圧が低下するのを抑制し、クリーニング不良の発生を抑制することができる。 The elastic blade member (1) has a stress relaxation rate of 25% or less obtained from the formula (a) at 10 ° C. In the elastic blade member, when the stress relaxation rate represented by the formula (a) at 10 ° C. is 25% or less, the linear pressure at the edge of the elastic blade on the surface of the photosensitive member when left for a long time in a low temperature environment. Can be prevented, and the occurrence of poor cleaning can be suppressed.
応力緩和率は以下の方法により求めた値を採用することができる。作製したブレード部材から厚さ0.5mmの短冊状の試験片を切り出し、この試験片を応力測定機(TMA/SS 6000:セイコーインスツルメンツ社製)に測定長さが10mmになるように固定する。キャビティ内環境を10℃にし、1mmの変位を与え60分間保持する。変位を与えた瞬間の応力と、60分後の応力を測定し、測定値から式(a)より応力緩和率を算出する。 The value obtained by the following method can be adopted as the stress relaxation rate. A strip-shaped test piece having a thickness of 0.5 mm is cut out from the produced blade member, and this test piece is fixed to a stress measuring machine (TMA / SS 6000: manufactured by Seiko Instruments Inc.) so that the measurement length is 10 mm. The internal environment of the cavity is set to 10 ° C., a displacement of 1 mm is applied, and this is held for 60 minutes. The stress at the moment when the displacement is applied and the stress after 60 minutes are measured, and the stress relaxation rate is calculated from the measured value according to the equation (a).
また、上記弾性ブレード部材は、(2)国際ゴム硬さ(IRHD)が65以上、80以下である。弾性ブレード部材において、硬度が65°(IRHD)以上であれば、トナーの摺り抜けを抑制することができ、硬度が80°(IRHD)以下であれば、感光体の磨耗を抑制することができる。 The elastic blade member has (2) international rubber hardness (IRHD) of 65 or more and 80 or less. In the elastic blade member, if the hardness is 65 ° (IRHD) or more, the toner can be prevented from slipping out, and if the hardness is 80 ° (IRHD) or less, the wear of the photoreceptor can be suppressed. .
国際ゴム硬さ(IRHD)は、ウォーレス(H.W.WALLACE)社製の硬度計を用い、JIS K6253に準拠した測定方法による測定値を採用することができる。 As the international rubber hardness (IRHD), a measurement value according to a measurement method based on JIS K6253 can be adopted using a hardness meter manufactured by Wallace Corporation.
また、上記弾性ブレード部材は、(3)引張り試験における100%引張り時の応力(M100)が3.0 MPa以上、5.0MPa以下である。弾性ブレード部材において、M100が3.0MPa以上であれば、感光体表面にかかるエッジ部の線圧が充分であり、エッジ部の変形を抑制することができ、トナーの摺り抜けやエッジ部の欠けによるクリーニング不良の発生を抑制することができる。M100が5.0MPa以下であれば、感光体表面にかかるエッジ部の線圧が過大となるのを抑制し、エッジ部や、感光体表面の磨耗の発生を抑制することができる。 The elastic blade member (3) has a stress (M100) at 100% tension in a tensile test of 3.0 MPa or more and 5.0 MPa or less. In the elastic blade member, when M100 is 3.0 MPa or more, the linear pressure of the edge portion applied to the surface of the photoreceptor is sufficient, the deformation of the edge portion can be suppressed, the toner slips and the edge portion is missing. It is possible to suppress the occurrence of cleaning failure due to. If M100 is 5.0 MPa or less, it is possible to suppress an excessive increase in the linear pressure at the edge portion on the surface of the photoreceptor, and it is possible to suppress the occurrence of wear on the edge portion and the surface of the photoreceptor.
引張り試験における100%引張り時の応力は、引張り試験機(ユニトロンTS−3013:上島製作所製)を用い、JIS K6251に準拠した測定方法による測定値を採用することができる。 For the stress at the time of 100% tension in the tensile test, a measured value by a measuring method based on JIS K6251 can be adopted using a tensile tester (Unitron TS-3013: manufactured by Ueshima Seisakusho).
また、上記弾性ブレード部材は、(4)動的粘弾性試験におけるtanδのピーク温度が−20℃以上、0 ℃以下である。動的粘弾性試験におけるtanδのピーク温度が−20℃以上であれば、エッジ部の過激な動きに伴う磨耗を抑制することができ、0 ℃以下であれば、低温環境下での連続使用時において充分な弾性を有し、低温環境におけるクリーニング不良の発生を抑制できる。 In the elastic blade member, (4) the peak temperature of tan δ in the dynamic viscoelasticity test is −20 ° C. or higher and 0 ° C. or lower. If the tan δ peak temperature in the dynamic viscoelasticity test is −20 ° C. or higher, it is possible to suppress wear due to the extreme movement of the edge, and if it is 0 ° C. or lower, during continuous use in a low temperature environment. In this case, it has sufficient elasticity and can suppress the occurrence of poor cleaning in a low temperature environment.
tanδピーク温度は、以下の測定方法による測定値を採用することができる。ブレード部材から短冊状の試験片を切り出し、この試験片を測定長さが20mmとなるように誘電損失測定機(DMS6100:セイコーインスツルメンツ社製)に固定する。試験片に振幅5μm、周波数10Hzで歪みをかけ、昇温スピード2℃/minにて、約0.5℃毎に−30℃から60℃までのtanδを測定する。tanδの値が最大になる温度をtanδのピーク温度とする。 As the tan δ peak temperature, a measurement value obtained by the following measurement method can be adopted. A strip-shaped test piece is cut out from the blade member, and this test piece is fixed to a dielectric loss measuring machine (DMS6100: manufactured by Seiko Instruments Inc.) so that the measurement length is 20 mm. The test piece is distorted at an amplitude of 5 μm and a frequency of 10 Hz, and tan δ from −30 ° C. to 60 ° C. is measured every about 0.5 ° C. at a temperature rising speed of 2 ° C./min. The temperature at which the value of tan δ becomes maximum is taken as the peak temperature of tan δ.
上記弾性ブレード部材が(1)から(4)を満たすことにより、小粒径、球形トナーを使用しても、低温環境下で良好なクリーニング性能を有する。 By satisfying (1) to (4), the elastic blade member has good cleaning performance in a low temperature environment even when a small particle size and spherical toner is used.
上記弾性ブレード部材は、ウレタンエラストマー材料を用いて形成されたものであることが好ましい。 The elastic blade member is preferably formed using a urethane elastomer material.
かかるウレタンエラストマー材料としては、ポリイソシアネート、ポリオール、鎖延長剤及びウレタン硬化用触媒を含有する液状組成物であることが好ましい。 Such a urethane elastomer material is preferably a liquid composition containing a polyisocyanate, a polyol, a chain extender and a urethane curing catalyst.
上記ポリイソシアネートとしては、イソシアネート基を2以上有するものであればよく、例えば、以下のものを挙げることができる。4,4´−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、イソホロンジイソシアネート、4,4´−ジシクロヘキシルジイソシネート。トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、カルボジイミド変性ジイソシアネート、ポリメチレンフェニルポリイソシアネート。オルトトルイジンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート、リジンジイソシアネートメチルエステル、ジメチルジイソシアネート等。これらは単独で用いても、二種以上組み合わせて使用してもよい。これらのうち、特に、4,4´−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)を好ましいものとして挙げることができる。 As said polyisocyanate, what is necessary is just to have two or more isocyanate groups, for example, the following can be mentioned. 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), isophorone diisocyanate, 4,4'-dicyclohexyl diisocyanate. Trimethylhexamethylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, carbodiimide-modified diisocyanate, polymethylene phenyl polyisocyanate. Orthotoluidine diisocyanate, naphthalene diisocyanate, xylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, paraphenylene diisocyanate, lysine diisocyanate methyl ester, dimethyl diisocyanate and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI) can be mentioned as a preferable one.
上記ポリイソシアネートとともに用いられるポリオールとしては、2以上の水酸基を有するものであればよく、例えば、以下のものを挙げることができる。ポリエチレンアジペートポリエステルポリオール、ポリブチレンアジペートポリエステルポリオール、ポリヘキシレンアジペートポリエステルポリオール、ポリエチレン−プロピレンアジペートポリエステルポリオール。ポリエチレン−ブチレンアジペートポリエステルポリオール、ポリエチレン−ネオペンチレンアジペートポリエステルポリオール等のアジペート系ポリエステルポリオール。カプロラクトンを開環重合して得られるポリカプロラクトン系ポリエステルポリオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等ポリエーテルポリオール。ポリカーボネートジオール等。これらは単独で用いても、二種以上組み合わせて使用してもよい。 As a polyol used with the said polyisocyanate, what is necessary is just to have a 2 or more hydroxyl group, for example, the following can be mentioned. Polyethylene adipate polyester polyol, polybutylene adipate polyester polyol, polyhexylene adipate polyester polyol, polyethylene-propylene adipate polyester polyol. Adipate-based polyester polyols such as polyethylene-butylene adipate polyester polyol and polyethylene-neopentylene adipate polyester polyol. Polyether polyols such as polycaprolactone polyester polyol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol obtained by ring-opening polymerization of caprolactone. Polycarbonate diol etc. These may be used alone or in combination of two or more.
上記鎖延長剤は、ウレタンエラストマー鎖を延長可能なものであればよく、ポリオールを用いることができる。具体的には以下のものを挙げることができる。1,4−ブタンジオール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、へキサンジオール、1,4−シクロへキサンジオール、1,4−シクロへキサンジメタノール、キシリレングリコール。トリエチレングリコール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、1,2,6−へキサントリオール等の分子量200以下のポリオール。 The chain extender may be any one that can extend the urethane elastomer chain, and a polyol can be used. Specifically, the following can be mentioned. 1,4-butanediol, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, hexanediol, 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, xylylene glycol. Polyols having a molecular weight of 200 or less, such as triethylene glycol, trimethylolpropane, glycerin, pentaerythritol, sorbitol, 1,2,6-hexanetriol.
上記ウレタン硬化用触媒は、イソシアヌレート化触媒とウレタン化触媒に大別され、これらのうちいずれか1種を用いてもよいが、イソシアヌレート化触媒とウレタン化触媒を併用することが好ましい。ウレタン硬化用触媒としては、三級アミン等のアミン系化合物、有機金属化合物等を用いることができ、具体的には、以下のものを挙げることができる。上記イソシアヌレート化触媒としては、N−エチルピペリジン、N,N′−ジメチルピペラジン、N−エチルモルフォリン等の第3級アミン。テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム等のテトラアルキルアンモニウムのハイドロオキサイドや有機弱酸塩。トリメチルヒドロキシプロピルアンモニウム、トリエチルヒドロキシプロピルアンモニウム等のヒドロキシアルキルアンモニウムのハイドロオキサイドや有機弱酸塩。酢酸、プロピオン酸、酪酸、カプロン酸、カプリン酸、吉草酸、オクチル酸、ミリスチン酸、ナフテン酸等のカルボン酸のアルカリ金属塩。これらは単独で用いても、二種以上組み合わせて使用してもよい。これらのうち、カルボン酸のアルカリ金属塩は、成形後のブルームを抑制し、他の部品の汚染を抑制できることから、好ましい。 The urethane curing catalyst is roughly classified into an isocyanurate-forming catalyst and a urethanization catalyst, and any one of them may be used, but it is preferable to use the isocyanurate-forming catalyst and the urethanization catalyst in combination. As the urethane curing catalyst, amine compounds such as tertiary amines, organometallic compounds, and the like can be used. Specific examples include the following. Examples of the isocyanuration catalyst include tertiary amines such as N-ethylpiperidine, N, N'-dimethylpiperazine, N-ethylmorpholine. Tetraalkylammonium hydroxides and organic weak acid salts such as tetramethylammonium, tetraethylammonium and tetrabutylammonium. Hydroxyalkylammonium hydroxides and organic weak acid salts such as trimethylhydroxypropylammonium and triethylhydroxypropylammonium. Alkali metal salts of carboxylic acids such as acetic acid, propionic acid, butyric acid, caproic acid, capric acid, valeric acid, octylic acid, myristic acid, naphthenic acid. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, alkali metal salts of carboxylic acid are preferable because they can suppress bloom after molding and can suppress contamination of other parts.
上記ウレタン化触媒としては、一般に用いられるポリウレタン硬化用の触媒を使用することができ、例えば三級アミン触媒等を挙げることができる。ジメチルエタノールアミン、N、N,N’−トリメチルアミノプロピルエタノールアミン等のアミノアルコール。トリエチルアミン等のトリアルキルアミン。N,N,N’,N’−テトラメチル−1,3−ブタンジアミン等のテトラアルキルジアミン。トリエチレンジアミン、ピペラジン系、トリアジン系等。また、ポリウレタンの成形に用いられる金属触媒でもよく、ジブチル錫ジラウレート等を例示することができる。これらは単独で用いても、二種以上組み合わせて使用してもよい。これらのうち、アミノアルコールは反応性とともに、成形後のブルームを抑制し、他の部品の汚染を抑制できることから、好ましく、さらに好ましくは、N,N−ジメチルアミノヘキサノールである。 As the urethanization catalyst, a commonly used catalyst for polyurethane curing can be used, and examples thereof include a tertiary amine catalyst. Amino alcohols such as dimethylethanolamine, N, N, N'-trimethylaminopropylethanolamine; Trialkylamines such as triethylamine. Tetraalkyldiamines such as N, N, N ′, N′-tetramethyl-1,3-butanediamine. Triethylenediamine, piperazine, triazine, etc. Moreover, the metal catalyst used for a shaping | molding of a polyurethane may be sufficient, and a dibutyl tin dilaurate etc. can be illustrated. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, aminoalcohol is preferable because it is reactive, can suppress bloom after molding, and can suppress contamination of other parts, and more preferably N, N-dimethylaminohexanol.
イソシアヌレート化触媒の使用量は、ポリオールとポリイソシアネートとの合計の質量に対し、0.01 質量%以下であることが、好ましい。イソシアヌレート化触媒が0.01質量%以下であれば、イソシアネートが多くなり応力緩和率が過大となるのを抑制することができる。 The amount of the isocyanurate-forming catalyst used is preferably 0.01% by mass or less based on the total mass of the polyol and the polyisocyanate. If the isocyanurate-forming catalyst is 0.01% by mass or less, it is possible to suppress an increase in isocyanate and an excessive stress relaxation rate.
上記ウレタンエラストマー材料中、ポリイソシアネート100質量部に対し、ポリオールは150質量部以上、300質量部以下、鎖延長剤は10質量部以上、20質量部以下であることが好ましい。また、ウレタン硬化用触媒の使用量は、ウレタンエラストマー材料の合計質量に対し、0.02質量%以上、0.05質量%以下であることが好ましい。 In the urethane elastomer material, the polyol is preferably 150 parts by mass or more and 300 parts by mass or less, and the chain extender is preferably 10 parts by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polyisocyanate. Moreover, it is preferable that the usage-amount of the catalyst for urethane hardening is 0.02 mass% or more and 0.05 mass% or less with respect to the total mass of a urethane elastomer material.
上記ウレタンエラストマー材料には、必要に応じて、触媒、顔料、可塑剤、防水剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤等の添加剤を配合することができる。 The urethane elastomer material may contain additives such as a catalyst, a pigment, a plasticizer, a waterproofing agent, an antioxidant, an ultraviolet absorber, and a light stabilizer as necessary.
このようなウレタンエラストマー材料を用いて弾性ブレード部材を製造するには、プレポリマー法、ワンショット法、セミポリマー法及び擬プレポリマー法等を使用することができる。その一例として、プレポリマー法を適用した成型方法を以下に説明する。 In order to produce an elastic blade member using such a urethane elastomer material, a prepolymer method, a one-shot method, a semipolymer method, a pseudo-prepolymer method, or the like can be used. As an example, a molding method using the prepolymer method will be described below.
まず、クリーニングブレード用成形型を準備し、支持部材となるホルダーを配置する。次に、ポリイソシアネートとポリエステルポリオールとを混合して予め部分的に重合したプレポリマーと、ウレタン硬化用触媒及び鎖延長剤とを注型機に投入し、ミキシングチャンバー内で攪拌し液状混合物を得る。これを上記成形型内に注入し、反応硬化させ、次いで硬化物を脱型し、所定の寸法に切断することにより、ホルダー上にポリウレタンエラストマーからなる弾性ブレード部材が成形されたクリーニングブレードを製造することができる。ホルダーの弾性ブレード部材を成形する部位には、接着剤を塗布しておくことが好ましい。 First, a cleaning blade mold is prepared, and a holder to be a support member is disposed. Next, a prepolymer obtained by mixing polyisocyanate and polyester polyol and partially polymerized in advance, a urethane curing catalyst and a chain extender are put into a casting machine, and stirred in a mixing chamber to obtain a liquid mixture. . This is injected into the mold, reacted and cured, and then the cured product is removed from the mold and cut into a predetermined size to produce a cleaning blade in which an elastic blade member made of polyurethane elastomer is molded on the holder. be able to. It is preferable to apply an adhesive to the portion of the holder where the elastic blade member is molded.
上記方法では成形型にホルダーを配置した弾性ブレード部材の成形方法を説明したが、成形型にホルダーを配置せず、弾性ブレード部材を成型した後、ホルダーに接着することも可能である。 In the above method, the method of forming the elastic blade member in which the holder is disposed in the mold is described. However, the elastic blade member may be molded and then bonded to the holder without arranging the holder in the mold.
上記ウレタンエラストマー材料から得られた弾性ブレード部材において、
(5)ポリイソシアネート濃度が0.95ミリモル/g以上、1.15 ミリモル/g以下
(6)鎖延長剤の濃度が0.25 ミリモル/g以上、0.50 ミリモル/g以下
(7)ウレタン基濃度が1.50 ミリモル/g以上、1.80 ミリモル/g以下であることが好ましい。
In the elastic blade member obtained from the urethane elastomer material,
(5) Polyisocyanate concentration is 0.95 mmol / g or more and 1.15 mmol / g or less (6) Chain extender concentration is 0.25 mmol / g or more and 0.50 mmol / g or less (7) Urethane The group concentration is preferably 1.50 mmol / g or more and 1.80 mmol / g or less.
弾性ブレード部材が(5)ポリイソシアネート濃度が0.95ミリモル/g以上であるとウレタンエラストマー中のハードセグメント量が充分となり、軟らかくなるのを抑制し、上記条件(1)〜(4)を満たす。一方、ポリイソシアネート濃度が1.15ミリモル/g以下であれば、ハードセグメント量が過量となり高硬度になるのを抑制し、上記条件(1)〜(4)を満たす。 When the elastic blade member has a polyisocyanate concentration of (5) 0.95 mmol / g or more, the hard segment amount in the urethane elastomer becomes sufficient and is suppressed from becoming soft, and satisfies the above conditions (1) to (4). . On the other hand, if the polyisocyanate concentration is 1.15 mmol / g or less, the hard segment amount is excessive and the hardness is prevented from becoming high, and the above conditions (1) to (4) are satisfied.
弾性ブレード部材が(6)鎖延長剤の濃度が0.25ミリモル/g以上であればウレタンエラストマー中のハードセグメント量が充分となり、軟らかくなるのを抑制し、上記条件(1)〜(4)を満たす。一方、鎖延長剤の濃度が0.50ミリモル/g以下であれば、ハードセグメント量が過量となり高硬度になるのを抑制し、上記条件(1)〜(4)を満たす。 If the elastic blade member (6) has a chain extender concentration of 0.25 mmol / g or more, the amount of hard segments in the urethane elastomer becomes sufficient and is suppressed from becoming soft, and the above conditions (1) to (4) Meet. On the other hand, if the concentration of the chain extender is 0.50 mmol / g or less, the hard segment amount is excessive and the hardness is suppressed, and the above conditions (1) to (4) are satisfied.
弾性ブレード部材が(7)ウレタン基の濃度が1.50ミリモル/g以上であれば分子鎖間の凝集が充分となり、軟らかくなるのを抑制し、上記条件(1)〜(4)を満たす。一方、ウレタン基の濃度が1.80ミリモル/g以下であれば、分子鎖間の凝集が過大となり高硬度になるのを抑制し、上記条件(1)〜(4)を満たす。 If the elastic blade member (7) has a urethane group concentration of 1.50 mmol / g or more, aggregation between molecular chains is sufficient and the softening is suppressed, and the above conditions (1) to (4) are satisfied. On the other hand, when the concentration of the urethane group is 1.80 mmol / g or less, aggregation between molecular chains is excessively prevented from becoming high hardness, and the above conditions (1) to (4) are satisfied.
上記ブレード部材中のポリイソシアネート濃度、鎖延長剤濃度は、それぞれの仕込み量(g)及びその分子量によりモル数を求め、以下の式(b)、(c)により求めることができる。また、ウレタン基濃度は、以下の式(e)、(f)により求めたポリオール及び鎖延長剤の水酸基数より以下の式(d)により求めることができる。ポリオールの水酸基価はJISK1557−1に準じた測定方法により得られた測定値を採用することができる。 The polyisocyanate concentration and the chain extender concentration in the blade member can be determined by the following formulas (b) and (c) by determining the number of moles based on the charged amount (g) and the molecular weight. The urethane group concentration can be determined by the following formula (d) from the number of hydroxyl groups of the polyol and chain extender determined by the following formulas (e) and (f). The measured value obtained by the measuring method according to JISK1557-1 can be adopted for the hydroxyl value of the polyol.
本発明の電子写真装置用クリーニングブレードの一例を図1に示す。図1に示す電子写真装置用クリーニングブレードは、金属製のホルダー(剛性板状体)130に本発明のブレード部材150が取り付けられている。なお、電子写真装置用クリーニングブレードにおけるブレード部材の形成位置や形状は、ブレード部材が感光ドラムと当接可能なように適宜選択できる。 An example of the cleaning blade for an electrophotographic apparatus of the present invention is shown in FIG. The cleaning blade for an electrophotographic apparatus shown in FIG. 1 has a blade member 150 of the present invention attached to a metal holder (rigid plate) 130. The formation position and shape of the blade member in the cleaning blade for an electrophotographic apparatus can be appropriately selected so that the blade member can come into contact with the photosensitive drum.
本発明の電子写真装置用クリ−ニングブレードは、例えば、複写機、レーザービームプリンター、エルイーディープリンター(LEDプリンター)、ファクシミリ、電子写真製版システム等の静電転写プロセスを利用した電子写真装置に用いられる。また、これらの装置において、クリーニングブレードの他、像担持体、帯電部材、現像部材等の複数の部材を一体的に組み込み、電子写真装置本体に着脱可能としたプロセスカートリッジとして適用することができる。 The cleaning blade for an electrophotographic apparatus of the present invention is used in an electrophotographic apparatus using an electrostatic transfer process such as a copying machine, a laser beam printer, an LR printer (LED printer), a facsimile machine, an electrophotographic plate making system, and the like. It is done. In these apparatuses, a plurality of members such as an image carrier, a charging member, and a developing member can be integrally incorporated in addition to the cleaning blade, and the process cartridge can be applied to the main body of the electrophotographic apparatus.
本発明の電子写真装置用クリーニングブレードを適用した電子写真装置の一例として、図2に示すものを挙げることができる。図2に示す画像形成装置では、感光体等の像担持体51が、支軸を中心に図面上時計方向に所定の周速度をもって回転駆動される。この像担持体51の表面は、コロナ放電器や帯電ローラー等の帯電部材52により所定の極性、電位に一様に帯電処理される。均一に帯電処理を受けた像担持体51の表面は、次いで、露光手段Lにより目的画像情報の露光(レーザービーム走査露光,原稿画像のスリット露光など)を受け、目的の画像情報に対応した静電潜像53が形成される。その静電潜像53は、次いで、現像部材54によりトナー画像として順次に可視像化される。
As an example of an electrophotographic apparatus to which the cleaning blade for an electrophotographic apparatus of the present invention is applied, the one shown in FIG. 2 can be exemplified. In the image forming apparatus shown in FIG. 2, an
像担持体51の表面に形成されたトナー画像は、次いで、転写部材55により転写材Pの表面側に転写されていく。なお、転写材Pは、不図示の給紙手段から像担持体51の回転と同期取りされて適正なタイミングをもって像担持体51と転写部材55との間の転写部へ搬送される。転写部材55は、ローラタイプであってもよい。また、4色のトナーを用いてカラー画像を出力するカラーLBP等においては、各色のカラー画像を順次ローラーやベルト等の中間転写体に重畳して転写した後、転写材Pの表面側に転写される。トナー画像の転写を受けた転写材Pは、像担持体55から分離されて加熱定着ローラー等の定着部材58により像定着を受け、画像形成物として出力される。
The toner image formed on the surface of the
転写後、像担持体51の表面は、本発明の電子写真装置用クリーニングブレード56で残留トナー等の付着汚染物の除去を受けて洗浄面化され、繰り返して作像に供される。
After the transfer, the surface of the
次に本発明の電子写真装置用クリーニングブレードについて実施例を挙げてより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。 Next, the cleaning blade for an electrophotographic apparatus of the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the technical scope of the present invention is not limited to these examples.
[実施例1]
[ウレタンエラストマー材料の調製]
(A)4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)と、(B)ポリブチレンアジペートポリエステルポリオール(PBA,数平均分子量2000)とを表1に示す割合で混合し、80℃窒素雰囲気下120分間反応させ、プレポリマーを得た。一方、(C)1,4−ブタンジオール(1,4−BD)及びトリメチロールプロパン(TMP)、(D)ポリへキシレンアジペートポリエステルポリオール(PHA,数平均分子量1000)並びに(E)触媒を、表1に示す割合で混合し、硬化剤を得た。
[Example 1]
[Preparation of urethane elastomer material]
(A) 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI) and (B) polybutylene adipate polyester polyol (PBA, number average molecular weight 2000) are mixed in the ratio shown in Table 1, and reacted at 80 ° C. in a nitrogen atmosphere for 120 minutes. To obtain a prepolymer. On the other hand, (C) 1,4-butanediol (1,4-BD) and trimethylolpropane (TMP), (D) polyhexylene adipate polyester polyol (PHA, number average molecular weight 1000) and (E) catalyst, It mixed in the ratio shown in Table 1, and the hardening | curing agent was obtained.
上記プレポリマーと上記硬化剤中のポリオールの分子量を以下の方法により求めた。ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)用の単分散ポリスチレンについて、ピークカウント数と単分散ポリスチレンの数平均分子量 との検量線をGPCにより以下の条件で作成した。カラム:G3000PWXL×2本(東ソー社製)、溶出溶媒:20mMリン酸緩衝液、検出器:示差屈折計、流速:0.5mL/分、試料溶液使用量:10μL、カラム温度:45℃とした。求めた検量線から平均分子量を算出した。 The molecular weight of the polyol in the prepolymer and the curing agent was determined by the following method. For monodisperse polystyrene for gel permeation chromatography (GPC), a calibration curve between the peak count and the number average molecular weight of the monodisperse polystyrene was prepared by GPC under the following conditions. Column: G3000PWXL × 2 (manufactured by Tosoh Corporation), elution solvent: 20 mM phosphate buffer, detector: differential refractometer, flow rate: 0.5 mL / min, sample solution usage: 10 μL, column temperature: 45 ° C. . The average molecular weight was calculated from the obtained calibration curve.
[電子写真装置用クリーニングブレードの製造]
予め支持部材としてホルダーを用意し、片端面に接着剤を塗布した。上型と下型で構成されるクリーニングブレード用成形型に、上記ホルダーを接着剤を塗布した片端部がキャビティ内に突出した状態に配置し、調製したウレタンエラストマー材料をキャビティ内に注入した。これを130℃の加熱温度で反応硬化させ、次いで硬化物を脱型し、所定の寸法に切断することで、ホルダー上に弾性ブレード部材が成形された電子写真装置用クリーニングブレードを作製した。
[Manufacture of cleaning blade for electrophotographic apparatus]
A holder was prepared as a support member in advance, and an adhesive was applied to one end surface. The above-mentioned holder was placed in a cleaning blade mold composed of an upper mold and a lower mold so that one end portion to which an adhesive was applied protruded into the cavity, and the prepared urethane elastomer material was injected into the cavity. This was subjected to reaction curing at a heating temperature of 130 ° C., and then the cured product was removed from the mold and cut into a predetermined size, whereby a cleaning blade for an electrophotographic apparatus having an elastic blade member formed on a holder was produced.
得られたクリーニングブレードについて、応力緩和率、硬度、引張り試験における100%モジュラス、tanδピーク温度を上記の方法で測定した。結果を表3に示す。 With respect to the obtained cleaning blade, the stress relaxation rate, hardness, 100% modulus in tensile test, and tan δ peak temperature were measured by the above methods. The results are shown in Table 3.
表中の数値の単位は、質量部であり、記号は以下のものを示す。
MDI:4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(ミリオネートMT:日本ポリウレタン工業(株)製)
PBA:ポリブチレンアジペートポリエステルポリオール(ニッポラン4010:日本ポリウレタン工業(株)製)
1,4−BD:1,4−ブタンジオール(三菱化学(株)製)
TMP:トリメチロールプロパン(三菱ガス化学(株)製)
PHA:ポリヘキシレンアジペートポリエステルポリオール(ニッポラン164:日本ポリウレタン工業(株)製)
ウレタン化触媒(カオライザー No.25:花王(株))
ヌレート化触媒(P15:エアプロダクツジャパン社製)
[実機評価]
得られた電子写真装置用クリーニングブレードについて、レーザービームプリンター(LBP−2510:キヤノン社製)に組み込み、長時間停止後のクリーニング性、低温(10℃)での500回連続画像形成(30%)におけるクリーニング性の評価を行った。クリーニング不良による画像不良が認められない場合を〇、軽微な画像不良が認められた場合を△、顕著な画像不良が認められた場合を×とした。結果を表3に示す。
The unit of numerical values in the table is parts by mass, and the symbols indicate the following.
MDI: 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (Millionate MT: manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.)
PBA: Polybutylene adipate polyester polyol (Nipporan 4010: manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.)
1,4-BD: 1,4-butanediol (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
TMP: Trimethylolpropane (Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.)
PHA: Polyhexylene adipate polyester polyol (Nipporan 164: manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.)
Urethane catalyst (Kaorizer No. 25: Kao Corporation)
Nurate catalyst (P15: Air Products Japan)
[Evaluation of actual machine]
The obtained cleaning blade for an electrophotographic apparatus was incorporated into a laser beam printer (LBP-2510: manufactured by Canon Inc.), cleaned for a long time, and formed continuously 500 times at a low temperature (10 ° C.) (30%). The cleaning property was evaluated. A case where no defective image due to a cleaning failure was observed was indicated by 〇, a case where a slight image failure was observed was indicated by Δ, and a case where a remarkable image failure was observed was indicated by ×. The results are shown in Table 3.
[実施例2〜4、比較例1〜3]
表1、2に示す割合でプレポリマー及び硬化剤を使用した他は実施例1と同様に、電子写真装置用クリーニングブレードを作製し、評価を行った。結果を表3、4に示す。
[Examples 2 to 4, Comparative Examples 1 to 3]
A cleaning blade for an electrophotographic apparatus was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the prepolymer and the curing agent were used in the ratios shown in Tables 1 and 2. The results are shown in Tables 3 and 4.
表3、4に示すように、実施例1〜4では、長時間停止後および500枚画出し後において、クリーニング不良が発生しなかった。これに対し、比較例1では応力緩和率が大きいため低温での長時間停止後に充分な当接圧が得られず、クリーニング不良が発生した。また、引っ張り試験でのM100が5.0MPaよりも大きいため、感光ドラム表面の削れにより画像不良が発生した。比較例2では、tanδのピーク温度が高いため、低温でのゴム性が不十分であり、クリーニング不良が発生した。また、比較例3では引っ張り試験でのM100の値が3.0 MPa以下であるため、クリーニングに必要な当接圧が得られず、クリーニング不良が発生した。 As shown in Tables 3 and 4, in Examples 1 to 4, no cleaning failure occurred after stopping for a long time and after printing 500 sheets. On the other hand, in Comparative Example 1, since the stress relaxation rate was large, a sufficient contact pressure could not be obtained after a long time stop at a low temperature, and cleaning failure occurred. Further, since M100 in the tensile test was larger than 5.0 MPa, an image defect occurred due to abrasion of the photosensitive drum surface. In Comparative Example 2, since the peak temperature of tan δ was high, the rubber property at low temperature was insufficient, and defective cleaning occurred. In Comparative Example 3, since the value of M100 in the tensile test was 3.0 MPa or less, the contact pressure necessary for cleaning could not be obtained, and cleaning failure occurred.
130 ホルダー
150 ブレード部材
130 Holder 150 Blade member
Claims (4)
該弾性ブレード部材が(1)から(4)を満たすことを特徴とする電子写真装置用クリーニングブレード。
(1) 式(a)で表される10 ℃での応力緩和率が25 %以下
(3) 引張り試験における100%引張り時の応力が3.0 MPa以上、5.0MPa以下
(4) 動的粘弾性試験におけるtanδのピーク温度が−20℃以上、0 ℃以下。 A cleaning blade for an electrophotographic apparatus having an elastic blade member that contacts and slides on an image carrier to remove residual toner,
The cleaning blade for an electrophotographic apparatus, wherein the elastic blade member satisfies (1) to (4).
(1) Stress relaxation rate at 10 ° C. represented by formula (a) is 25% or less
(5)ポリイソシアネート濃度が0.95ミリモル/g以上、1.15 ミリモル/g以下
(6)鎖延長剤の濃度が0.25 ミリモル/g以上、0.50 ミリモル/g以下
(7)ウレタン基濃度が1.50 ミリモル/g以上、1.80 ミリモル/g以下。 3. The cleaning blade for an electrophotographic apparatus according to claim 2, wherein the elastic blade member satisfies (5) to (7).
(5) Polyisocyanate concentration is 0.95 mmol / g or more and 1.15 mmol / g or less (6) Chain extender concentration is 0.25 mmol / g or more and 0.50 mmol / g or less (7) Urethane The group concentration is 1.50 mmol / g or more and 1.80 mmol / g or less.
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